[NASA] Etudes pour l'atterrissage d'un engin spatial sur Pluton

Les temps de vol balistique vers Pluton et d'autres cibles similaires tels des objets de la ceinture de Kuiper peuvent être très longs. Le survol de New Horizons a mis près de 10 ans pour atteindre Pluton.

Comment peut-on atterrir sur Pluton ou s’y mettre en orbite dans un temps de mission raisonnable?

Une réponse à ces questions est de lancer une petite sonde sur une trajectoire similaire à NH, déployer et gonfler un grand décélérateur léger à l'approche de Pluton, utiliser la mince atmosphère de Pluton pour réduire la vitesse du véhicule vers la surface à environ 120 m/s et séparer l'atterrisseur de son décélérateur avant de le déposer de manière propulsive sur la surface.

Ce concept de mission est le "décélérateur aérodynamique enveloppant" (EAD - Enveloping Aerodynamic Decelerator), permettant cette mission en raison de sa grande section transversale, de sa faible masse et de ses caractéristiques aérothermodynamiques de surface uniques. Par exemple, la température émise lors de l'entrée est rayonnée des deux côtés de l'enveloppe pour la maintenir au frais, éliminant ainsi le besoin de systèmes de protection thermique lourds. Cela permet l'utilisation de films disponibles dans le commerce tels que les polyimides.

EAD fournit une solution en encapsulant l'atterrisseur à l'intérieur et à l'extrémité, nez au vent de l'enveloppe, créant une surface sphérique uniforme et stable sans impact de choc pour maintenir les taux de chauffage du film et de l'atterrisseur très bas. Un autre aspect novateur de cette mission est l'atmosphère mince et étendue de Pluton elle-même qui atteint environ 1 600 km au-dessus de la surface.

Cette atmosphère est idéale pour dissiper de grandes quantités d'énergie cinétique au moyen de la traînée aérodynamique, mais la clé est de rendre la zone de traînée grande, par exemple des dizaines de mètres de diamètre, tout en maintenant le poids du système bas. Avec un ciblage et un contrôle judicieux, l'EAD pourrait même activer les orbiteurs de Pluton et de la lune Triton de Neptune qui ont une atmosphère mince et étendue similaire.

Une autre innovation est la combinaison de plusieurs éléments en un seul système de vol que nous appelons Entrycraft. Le système d'entrée, l'atterrisseur et l'étage de croisière sont intégrés dans un Entrycraft pour trois raisons à savoir:
1) L'enveloppe protège l'atterrisseur lors de l'entrée.
2) Le système de vol peut utiliser les mêmes sous-systèmes (communications, ordinateur, contrôle d'attitude, propulsion et puissance) pendant la croisière, l'entrée et l'atterrissage, les opérations de surface et les sauts.
3) La structure de support principale de l'atterrisseur peut également être une extrémité rigide au vent de l'EAD.

L'objectif principal de cette étude est de démontrer la viabilité du concept pour Pluton et d'autres corps du système solaire, de résoudre les problèmes à hauts risques tels que l'emballage et le déploiement des enveloppes, la précision du ciblage et d'établir sa maturité pour l'inclusion dans la planification des futurs missions appelées « Outer Planet New Frontier and Flagship ».





Source : http://www.parabolicarc.com/2021/04/16/nasa-funds-research-into-landing-spacecraft-on-pluto/